磁性可见光催化剂BiVO4/Fe3O4的制备及催化活性

采用超声法将磁基体Fe3O4和BiVO4复合,制备了易于固液分离的磁性可见光催化剂BiVO4/Fe3O4。采用X射线衍射(XRD)、傅立叶转换红外光谱(FTIR)、紫外-可见漫反射光谱(DRS)、透射电子显微镜(TEM)和磁学性质测量系统(MPMS)对产物进行了表征,并以亚甲基蓝为目标降解物,考察了BiVO4/Fe3O4的可见光催化活性。当BiVO4与Fe3O4质量比为5:1时,BiVO4/Fe3O4的催化活性最高,反应经过5 h,对亚甲基蓝的降解率达到92.0%,而单独使用BiVO4为催化剂,降解率仅为72.5%。这表明Fe3O4不仅起到磁基体的作用,还起到助催化剂的作用。BiVO4/Fe3O4在外加磁场的作用下很容易被分离,撤消外加磁场后,通过搅拌又可重新分散。BiVO4/Fe3O4 3次回收后的降解率仍高于80%。

纤维状TiO2／BiVO4异质结的高可见光光催化性能

以棉花纤维为生物模板制备了系列纤维状TiO2／BiVO4异质结材料，采用SEM、XRD、XPS、Uv—VisDRS及光催化实验表征了样品的微观形貌结构及光催化性能．结果表明所制备的TiO2／BiVO4样品呈纤维状，直径约为2．5—5μm，且样品中TiO2含量越大，样品表面越粗糙紧致．当TiO2含量为10．0wt％时，TiO2／BiVO4异质结材料对MB的光催化降解性能最高，可见光照射150min，降解率可达到88．58％．纤维状TiO2／BiVO4光催化活性增强主要由于TiO2和BiVO4界面之间n—n异质结的形成，不仅拓宽了TiO2／BiVO4的可见光吸收范围，而且促进了光生电子一空穴对的有效分离，在此基础上提出了TiO2／BiVO4异质结对MB的可见光光催化木几理，

可见光催化剂Ni-BiVO4的水热合成及其光催化性能研究

以Bi(NO3)3.5H2O、NH4VO3和Ni(NO3)2.6H2O为原料,采用水热法合成了Ni-BiVO4光催化剂,并利用XRD、SEM、XPS、Raman、UV-Vis DRS等测试手段对产品进行表征和分析,探讨不同pH值对BiVO4颗粒晶相与形貌的影响。以亚甲基蓝作为模型污染物考察Ni-BiVO4催化剂的光催化性能。结果表明,提高前驱液pH值,可得到单斜晶系白钨矿型Ni-BiVO4光催化剂。光催化剂中的Ni元素以NiO形式存在。Ni的引入使可见光吸收带发生红移,能带隙减小至2.35 eV。可见光催化降解亚甲基蓝溶液的结果表明,Ni掺杂有利于提高BiVO4的活性。其中pH值为5.0、Ni掺杂量为2.0wt%的BiVO4具有最好的光催化效果,可见光照射120 min后,对初始浓度为10 mg/L的亚甲基蓝溶液的最高降解率由纯BiVO4的77%提高到99.45%。并对Ni引入后光催化活性提高的机理进行了分析。

Z型BiVO4/GO/g-C3N4复合材料的制备及其可见光下催化性能

Z-型光催化剂可以有效增强电荷分离,从而改善光催化剂的活性。采用浸渍–煅烧和水热法两步制备Z型BiVO4/GO/g-C3N4光催化剂,并用不同手段对其进行表征。在BiVO4/GO/g-C3N4的光催化过程中,GO纳米片作为BiVO4和g-C3N4之间的快速传输通道,可以抑制电子–空穴复合,显著促进电荷分离,提高三元异质结的氧化还原能力。与单组分或二元复合物相比,该催化剂具有良好的光降解罗丹明B(RhB)的能力。在可见光照射下,它能够在120 min内降解85%RhB,空穴(h+)在反应中起主要作用。该工作为三元光催化剂体系提供了简单的制备方法,其中g-C3N4通过GO与BiVO4偶联,光催化活性显著提高。

新型可见光催化剂BiVO4在环境治理中的研究进展

阐述了新型可见光催化剂BiVO4的光催化机理以及提高BiVO4光催化活性的方法(表面金属沉积、复合半导体、表面敏化、金属离子掺杂、催化剂固定化),介绍了BiVO4光催化剂在污水处理和室内环境治理中的应用情况,分析了目前存在的问题并提出了研究方向.

全固态Z型mBiVO4基复合光催化材料的研究进展

全固态Z型光催化体系是当前研究热点之一。综述了全固态Z型mBiVO4基复合光催化材料的研究进展,重点阐述了固态介质的分类及其工作原理,具体介绍了固态介质分别为碳材料、贵金属和其它材料的全固态Z型mBiVO4基复合光催化材料所取得的研究成果,并展望了该种材料研究领域未来需要解决的一些重要科学问题。

BiVO4空心微球的合成及其光催化降解亚甲基蓝的性能研究

以BiNO3·5H2O和NH4VO3为原料，柠檬酸为络合剂，成功合成了BiVO4空心纳米球．采用TEM、XRD、UV—Vis等测试技术对样品的形貌、相结构以及光吸收性能等进行了表征．结果表明，所制备的BiV04空心微球在紫外区和可见区均有较强的光吸收，空心球平均粒径为160nm，空腔直径为10-80nm．阱亚甲基蓝染料溶液的脱色降解实验为模型反应研究了样品的光催化性能．光催化实验结果表明，在可见光照射下，反应150min后，样品对亚甲基蓝溶液的脱色率可达到95％以上．此外，考察了柠檬酸添加量对空心球形貌的影响，并提出了BiVO4空心纳米球的可能形成机理．

C3N4-BiVO4复合光催化剂可见光催化降解甲基橙

采用水热合成法制备C_3N_4-BiVO_4复合光催化剂,以甲基橙为目标污染物,研究催化剂用量、甲基橙溶液初始浓度和pH值、NaCl用量对甲基橙脱色率的影响,并通过C_3N_4-BiVO_4复合光催化剂的循环使用实验,考察其重复使用性能。结果表明,在甲基橙初始浓度20 mg·L^(-1)、复合光催化剂用量3.0 g·L^(-1)及弱酸性条件下,光照反应6 h,目标污染物甲基橙脱色率达98.81%,溶液中的NaCl对催化剂降解甲基橙有抑制作用。催化剂重复使用5次后,溶液脱色率约80%,表明催化剂性能较稳定,可重复使用。

BiVO4纳米复合氧化物的制备及光催化性能研究

采用柠檬酸络合法合成了BiVO４纳米粒子，并对其光催化性能进行了测试。试验结果表明，平均粒径约有24nm，由于粒径小、比表面积较大，因此该材料对水溶性染料有较大的吸附作用。

Bi2WO6/BiVO4复合材料的制备及光催化降解甲基橙的研究

以Bi(NO3)3·5H2O,Na2WO4·2H2O和NH4VO3为原料,采用水热法合成Bi2WO6/BiVO4复合材料,并对其进行X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)表征,探讨了合成条件(质量配比、温度)对Bi2WO6/BiVO4复合材料的晶型、形貌等方面的影响。以甲基橙水溶液为目标降解物,研究了在氙灯光源照射作用下Bi2WO6/BiVO4复合材料的光催化性能,结果表明:温度对Bi2WO6和BiVO4的光催化性能有较大影响;在Bi2WO6和BiVO4质量比为1∶1,处理温度为300℃时Bi2WO6/BiVO4光催化材料具有较好的光催化活性,对甲基橙的光催化降解效率可达到97.63%。复合材料重复使用5次其降解效率没有明显的变化,催化剂的稳定性较好。

梯型BiVO4/Ag3VO4光催化剂的构建及其可见光光催化性能

近年来,有机污染物的问题变得越来越严重.为了解决该问题,人们研究和开发了许多有效的光催化剂.本工作采用水热法和化学沉积法合成了BiVO4/Ag3VO4梯型半导体材料,该复合材料在可见光下具有很强的氧化还原能力.其中40%BiVO4/Ag3VO4具有最佳的光催化降解性能,其降解速率为0.05588 min^-1,分别是BiVO4和Ag3VO4的22.76和1.76倍.并且其性能稳定,经过四次循环后其降解率仍可保持90%以上.BiVO4和Ag3VO4复合后,其催化性能得到增强,归因于形成了新型的梯型光催化机制,该方法促进了光生电荷的分离并延长了电荷的寿命,且通过PL测试和瞬态光电流响应证明了电荷的有效转移.X射线衍射(XRD)可以观察到Ag3VO4和BiVO4物相,没有其他成分.用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)进一步观察了该催化剂的结构和形貌,从SEM可以看出,Ag3VO4生长在BiVO4的上面,能谱分析也证明该催化剂仅包含Ag3VO4和BiVO4的各种元素,而不含其他杂质,TEM进一步证明了两种物质复合在一起,而不是机械混合.通过紫外-可见光漫反射光谱(UV-vis)测试可以得到BiVO4和Ag3VO4的吸收带边,进一步计算BiVO4的带隙和导带分别为2.41和0.455 eV,Ag3VO4的带隙和导带分别为2.20和0.04 eV,二者组成的异质结的带隙满足降解的条件.用荧光光谱(PL)和光电流研究了样品的光电特征,结果表明BiVO4/Ag3VO4光催化剂具有很高的载流子分离效率和很低的光电流电阻,这有助于光生载流子的运输.光催化降解甲基蓝实验表明,BiVO4/Ag3VO4具有很强的光催化降解速率(0.05588 min^-1),是BiVO4的22.6倍,Ag3VO4的1.76倍,而且经过四次循环后仍能保持很高的活性.通过XRD发现使用后的催化剂并没有发生变化,说明该催化剂具有良好的稳定性.高分辨X射线光电子能谱(XPS)不仅进一步说明了该催化剂成功复合后没有其他杂质元素,而且从各元素的结合能变化可以看出构成异质结后电子的流向,证实了光催化机制为梯型机制.光照射后,BiVO4和Ag3VO4产生电子空穴对,当催化剂受光激发后,电子从价带被激发到导带,并在价带留下空穴.当BiVO4和Ag3VO4复合后,在接触界面形成内电场,由于库仑相互作用,能带边缘弯曲等作用加速了Ag3VO4价带上某些空穴和BiVO4导带上电子的复合,从而阻止了Ag3VO4和BiVO4内部电子空穴对的复合,这有助于Ag3VO4导带上的电子和BiVO4价带上的空穴参与氧化还原反应.从捕获实验可以看出,本实验中空穴在光催化降解中起着最重要的作用,这与上述结论一致.

BiVO4晶面生长调控及其光催化氧化罗丹明B和还原Cr(Ⅵ)的性能

本研究以十二烷基苯磺酸钠(SDBS)作为表面活性剂,采用水热法制备纯BiVO4纳米晶片,通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析所制备的一系列BiVO4纳米晶片的物相结构和晶体形貌,并运用固体紫外-可见漫反射光谱分析禁带宽度.结果表明,表面活性剂SDBS的存在可以抑制BiVO4晶体某一维度的生长,使得其结构呈菱形薄叶片状,且可以通过调节BiVO4前驱液的pH控制其晶面长生.本研究选用罗丹明B染料和六价铬Cr(Ⅵ)作为目标污染物探究在不同的前驱液pH值下制备的BiVO4晶体对光催化氧化罗丹明B(Rh B)和还原Cr(Ⅵ)的性能,结果表明晶面长生特性对BiVO4的可见光催化氧化还原活性反应占主导作用,通过调控BiVO4晶体生长,可能有效增大光生载流子与污染物接触面积从而提高光催化反应活性.在BiVO4前驱液为pH 3时的制备条件下,BiVO4晶片的氧化活性与还原活性均为最佳.

BiVO4/MIL-100(Fe)复合材料光催化降解结晶紫

以NH4VO3、Bi(NO3)3·5H2O、均苯三酸、Fe(NO3)3·9H2O为主要原料,采用一锅水热法制备了BiVO4/MIL-100(Fe)复合材料,用XRD、SEM、N2吸附-脱附、UV-VisDRS及PL对复合材料的结构、形貌、比表面积及光学性能进行了表征。XRD显示具有较大比表面积的复合材料中BiVO4为单斜相、四方相的混晶结构,其对可见光的吸收强度高于MIL-100(Fe),吸收光后产生的光生电子、空穴的复合率较低。可见光条件下,不同材料对结晶紫的光催化降解实验中,m(BiVO4)∶m[MIL-100(Fe)]=1∶3配比的BiVO4/3MIL-100(Fe)的光催化活性最佳。实验结果表明:光照射50 min,30 mg BiVO4/3MIL-100(Fe)对30 mL质量浓度30 mg/L结晶紫的降解率为98.7%,主要光催化活性基团是h+。此外,日光下该材料对结晶紫、罗丹明B、亚甲基蓝也有较强的光降解能力。

以不同前驱物制备的g-C3N4与BiVO4的复合光催化剂及其增强的可见光催化性能

采用3种前驱物在同样的条件下,煅烧处理得到类石墨相氮化碳(g-C_3N_4),且分别与BiVO_4进行复合得到了BiVO_4/g-C_3N_4复合光催化剂。通过X射线衍射、红外光谱和紫外-可见分光光度计等表征手段证明了3种前驱物制备的g-C_3N_4及BiVO_4/g-C_3N_4复合催化剂的形成,并分别在可见光下考察其对罗丹明B(RhB)的光催化氧化降解性能。结果表明,由尿素制备的g-C_3N_4(CN-U)相较于由三聚氰胺和硫脲制备的样品(CN-M和CN-T),其对RhB的光催化降解活性更高,归因于其较大的比表面积与更高的氧化能力;制备的BiVO_4/g-C_3N_4复合催化剂对RhB降解活性均优于纯光催化剂,当BiVO_4与g-C_3N_4质量比为10%(wt,质量分数,下同)时最佳,且10%BiVO_4/CN-U的光催化活性最高。BiVO_4/g-C_3N_4复合催化剂由于两者界面高效的电荷转移,有利于光生载流子的分离。

BiVO4-MnO2光催化剂的制备及性能

采用一步水热法制备了BiVO4-MnO2复合材料,通过XRD、FTIR、SEM、EDS、XPS、PL和UV-Vis DRS对其结构进行了表征,并以罗丹明B溶液作为目标降解物考察了其光催化活性。结果表明:BiVO4复合MnO2构成了较大的孔径和比表面积,有利于分子尺寸为1.59 nm×1.18 nm×0.56 nm的罗丹明B分子扩散和吸附;BiVO4与MnO2二者之间产生了电子耦合作用,减弱了BiVO4的荧光强度,表明复合MnO2能有效地抑制光生电子和空穴的复合,提高量子的利用效率,使得复合材料较单独的BiVO4或MnO2对罗丹明B(Rh B)有较好的光催化降解效果。当m(MnO2)∶m(BiVO4)=10∶100时,光照3 h对10 mg/L的Rh B(100 mL)的降解率达到97.8%。

CdS/BiVO4复合半导体制备及其光催化性能

采用水热法以BiVO4纳米片为基体原位生长CdS晶体,得到CdS/BiVO4复合光催化剂,利用XRD、SEM、UV-Vis DRS等方法对材料进行了表征,通过降解亚甲基蓝对样品的光催化性能进行评价。结果表明,BiVO4为方形片状颗粒,其表面附着棒状CdS纳米颗粒,分散较好。CdS/BiVO4复合光催化剂表现出较高的光催化活性,在可见光照射下,利用CdS/BiVO4光催化降解亚甲基蓝,60 min后的降解率达94.79%,相比于纯相BiVO4和CdS有显著提高,且对多种有机染料均有良好的降解效果,重复使用性较好。机理研究发现,超氧自由基(·O2^-)是CdS/BiVO4光催化降解亚甲基蓝的主要活性物种。

TiO2-Pt-BiVO4复合催化剂制备及降解染料的性能研究

采用液相沉积法、光还原法和金属有机物分解法设计制备了TiO2-Pt-BiVO4复合催化剂,并将其用于典型染料罗丹明B(RhB)的降解研究,考察其在模拟太阳光下的光催化活性.通过X-射线衍射(XRD)、X-射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见分光光度计(UV-visDRS)等仪器对催化剂的晶型、表面形貌、元素组成以及光吸收特性进行分析.通过一系列实验,确定TiO2-Pt-BiVO4复合催化剂光催化降解罗丹明B的最佳实验条件为:光还原法沉积Pt使用的氯铂酸浓度为5μmol L^-1,BiVO4涂覆层数为1,罗丹明B初始浓度为5mg L^-1,反应体系pH值为3.此时,TiO2-Pt-BiVO4复合催化剂表现出最强的光催化活性,降解效率达到96.3%,动力学常数是纯TiO2的6.03倍,3次循环利用后降解效率仍可达到90%.本研究可为光催化氧化技术处理染料类废水的实际应用提供基础数据和技术支持.

活性炭掺杂BiVO4的制备及光催化还原Cr（Ⅵ）的研究

采用水热法制备单斜晶型BiVO4及活性炭掺杂的BiVO4(C/BiVO4)。利用X-射线衍射、N2吸脱附和紫外-可见光漫反射光谱对样品进行表征,考察了2种样品在模拟太阳光下对Cr(Ⅵ)的降解。结果表明,活性炭的掺杂使BiVO4晶粒度变小、比表面积增大、禁带宽度变窄,比BiVO4具有更高的光催化活性。柠檬酸的加入可与BiVO4发生协同效应,共同促进Cr(Ⅵ)的还原。在一定范围内,体系pH越低、C/BiVO4投加量越多、柠檬酸浓度越高、Cr(Ⅵ)初始浓度越低,越有利于Cr(Ⅵ)的去除。

BiVO4复合材料的制备及应用进展

BiVO4是一种新型半导体光催化材料,能高效光催化降解有机污染物,本文综述了BiVO4复合材料的制备及应用研究进展。

溶胶–凝胶法制备 Eu^3＋掺杂 BiVO4及其可见光光催化性能

采用柠檬酸络合溶胶–凝胶法制备了Eu3+掺杂BiVO4新型光催化剂,通过XPS、XRD、SEM、BET和UV-Vis等手段对其进行表征和分析。并以甲基橙为模拟污染物,考察了BiVO4的可见光催化活性。结果表明,Eu3+掺杂前后BiVO4均为单斜白钨矿型,无其他杂质相生成,且由于掺杂Eu3+,晶体中V4+和氧空缺增多。掺杂后样品光吸收性能发生红移,但掺杂对其形貌和比表面积改变较小。Eu3+掺杂有效提高了BiVO4的可见光催化活性,当Eu3+掺杂量为0.2mol%时,BiVO4光催化效率最高,50 min内对甲基橙溶液的脱色率达95%,比纯BiVO4提高了62%左右。